(государственный технический университет)
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Введение в авиационную и ракето-космическую технику»
Тема: Су-47 (С-37) «Беркут» (экспериментальный многоцелевой истребитель)
Выполнила: студентка гр.05-206
Принял: профессор кафедры 602
Новиков В. Н.
Москва 2008 г.
Содержание
1. Аннотация.....................................................................................3
2. Введение........................................................................................4
3. История создания.........................................................................5
4. Основные требования к новому истребителю..........................7
5. Описание самолёта.......................................................................9
5.1 Конструктивные особенности................................................9
5.2 Силовая установка................................................................10
5.3 Системы и оборудование.....................................................10
6. Вооружение................................................................................11
7. Лётно-технические характеристики.........................................12
8. Вывод..........................................................................................13
Список литературы........................................................................14
Аннотация
Þ Су-47 (С-37) «Беркут»
Þ Истребитель пятого поколения
Þ Самолёт с КОС (Крыло обратной стреловидности)
Þ Многофункциональность и сверхманевренность
Þ Интегральный неустойчивый триплан
Þ Силовая установка ТРДДФ Д-30Ф6
Þ Ракеты класса "воздух-воздух"
Þ Лётно-технические характеристики
Введение
В конце сентября 1997 года в истории отечественной авиации произошло историческое событие - состоялся полет нового экспериментального самолета, С-37 "Беркут", который может стать прототипом отечественного истребителя пятого поколения. Хищная черная птица с белым носом, оторвавшись от бетона взлетно-посадочной полосы аэродрома в Жуковском, быстро исчезла в сером подмосковном небе, возвестив громом своих турбин о начале нового этапа в биографии российской истребительной авиации.
История создания
Первые упоминания о разработке в ОКБ Сухого перспективного истребителя пятого поколения появились в западных авиационных журналах в 1994-1995 гг. Считалось, что к его проектированию приступили в конце 80-х годов. В публикациях эта машина проходила под обозначением "С-32". Поначалу о новом самолете было известно лишь то, что главной особенностью его аэродинамической компоновки является крыло обратной стреловидности. Представители ОКБ вообще отрицали факт существования подобного летательного аппарата. Ситуация резко изменилась, когда на страницы журнала "Вестник Воздушного Флота" (март-апрель 1996 г.) случайно попала фотография, сделанная С. Скрынниковым, в то время главным редактором журнала., запечатлевшая собравшихся на заседание Военного совета ВВС России представителей руководства Военно-Воздушных Сил РФ и авиационной промышленности. Hа столе находились две модели самолетов, в одной из которых можно было узнать многоцелевой истребитель Су-27М (Су-35), а другая, окрашенная в черный цвет, с номером "32" на борту, представляла собой самолет с ПГО, крылом обратной стреловидности и "заваленными" внутрь килями. Это был явно проект истребителя нового поколения. Сама модель этого самолета имела гриф "совершенно секретно".
25 сентября 1997 г. состоялся первый полет этого самолета, получившего вскоре обозначение "С-37-1". В этом обозначении недвусмысленно делался намек на то, что за первым должен будет последовать второй экземпляр. Самолет поднял в воздух летчик-испытатель ОКБ Сухого Игорь Вотинцев. Тридцатиминутный полет "Беркута" прошел без замечаний.
В создавшейся ситуации продолжение сокрытия от широкой публики факта создания "суховцами" нового "нашумевшего" самолета граничило с очевидной нелепостью. Hа второй день после первого полета 27 сентября в "Российской газете" появилось первое сообщение о начале испытаний "прототипа отечественного истребителя пятого поколения". 8 октября была распространена соответствующая информация по каналу ИТАР-ТАСС. Hакал информационных страстей нарастал. Большая часть дела была сделана: самолет достроен и поднят в воздух без происшествий, с помощью СМИ он удачно связан с истребителем пятого поколения, осталось только раздуть вокруг него соответствующий информационный бум.
В 1983 г. М. П. Симонов, бывший до этого первым заместителем министра авиационной промышленности СССР И. С. Силаева, был назначен генеральным конструктором ОКБ Сухого. В том же году у М. Симонова появилась идея реализации преимущества КСО на боевом самолете- истребителе. Первоначально проект самолета с КОС получил обозначение "С-22". Для самолета просматривалась компоновка с крылом обратной стреловидности (КОС). Основные преимущества такой компоновки: значительное увеличение аэродинамического качества при маневрировании (особенно на малых скоростях), большая подъемная сила по сравнению с крылом прямой стреловидности такой же площади, увеличение дальности полета на дозвуковой скорости за счет меньшего балансировочного сопротивления, лучшая управляемость на малых скоростях, лучшие условия работы крыльевой механизации, лучшие противоштопорные характеристики, увеличение внутренних объемов планера в местах стыка крыла и фюзеляжа.
Hедостатком КОС являются проблемы, связанные с упругой дивергенцией крыла (скручивание с последующим разрушением). Увеличение жесткости крыла, имеющего традиционную металлическую конструкцию, приводило к недопустимому возрастанию массы. Решить проблему позволяло появление углепластиков. В процессе проектирования истребителя С-22 выяснилось, что конструкция значительно перетяжелена, что не позволяло выйти на расчетные летные характеристики. Одновременно изменились требования заказчика.
Поэтому ОКБ приступило к разработке нового проекта, получившего обозначение С-32.
Через несколько лет самостоятельного проектирования Симонов передал проект самолета С-32 в непосредственное руководство М. А. Погосяну (в настоящее время - генеральный директор ОАО "ОКБ Сухого" и холдинговой компании ''Сухой"), который в это время занимал должность первого заместителя генерального конструктора. Самолет в конечном итоге получил обозначение "С-37" (позднее ставший Су-47) и наименование "Беркут".
По заявлению Симонова, С-37 (Су-47) является экспериментальным самолетом, созданным для отработки новейших перспективных решений, которые могут быть реализованы на боевых самолетах будущего. В нем применена необычная аэродинамическая схема "триплан с КОС" (КОС с передним горизонтальным оперением (ПГО) и обычным задним), а также новые конструкционные материалы, покрытия и система управления полетом. С марта 1998 г. (согласно пресс-релизу АООТ "ОКБ Сухого". 2000 г.) главным конструктором самолета является С. С. Коротков.
Основные требования к новому истребителю
Исследования облика истребителя пятого поколения начались в нашей стране, как и в США, в середине 1970 годов, когда машины четвертого поколения - СУ-27 и МиГ-29 - делали лишь свои "первые шаги". Новые самолеты должны были иметь значительно более высокий боевой потенциал, чем их предшественники. К работе были привлечены ведущие отраслевые научные центры и ОКБ. Совместно с заказчиком постепенно были сформулированы основные положения концепции нового истребителя - многофункциональность, т.е. высокая эффективность при поражении воздушных, наземных, надводных и подводных целей, наличие круговой информационной системы, освоение крейсерских режимов полета на сверхзвуковых скоростях. Предусматривалось и достижение кардинального уменьшения заметности самолета в радиолокационном и инфракрасном диапазонах в сочетании с переходом бортовых датчиков на пассивные методы получения информации, а также на режимы повышенной скрытности. Предполагалась интеграция всех имеющихся информационных средств и создание бортовых экспертных систем.
Самолет пятого поколения должен был обладать способностью осуществлять всеракурсный обстрел целей в ближнем воздушном бою, а также вести многоканальную ракетную стрельбу при ведении боя на большой дальности. Предусматривалась автоматизация управления бортовыми информационными и помеховыми системами; повышенная боевая автономность за счет установки в кабине одноместного самолета индикатора тактической обстановки с возможностью микширования информации (т.е. одновременного вывода и взаимного наложения в едином масштабе "картинок" от различных датчиков), а также использования систем телекодового обмена информацией с внешними источниками. Аэродинамика и бортовые системы истребителя пятого поколения должны были обеспечивать возможность изменения угловой ориентации и траектории движения самолета без сколько-нибудь ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгой координации и согласования движений управляющих органов. От самолета требовалось "прощать" грубые погрешности пилотирования в широком диапазоне условий полета.
Перспективный самолет планировалось оснастить автоматизированной системой управления на уровне решения тактических задач, имеющей экспертный режим "в помощь летчику".
Одним из важнейших требований к российскому истребителю пятого поколения являлась "сверхманевренность" - способность сохранять устойчивость и управляемость на углах атаки 900 и более. Следует заметить, что "сверхманевренность" первоначально фигурировала и в требованиях к американскому истребителю пятого поколения, создававшемуся, практически одновременно с российской машиной, по программе ATF. Однако в дальнейшем американцы, столкнувшись с трудноразрешимой задачей совместить в одном самолете малую заметность, сверхзвуковую крейсерскую скорость и "сверхманевренность", вынуждены были пожертвовать последней (маневренные возможности американского истребителя ATF/F-22, вероятно, лишь приближаются к уровню, достигнутому на модернизированном самолете Су-27, оснащенном системой управления вектором тяги). Отказ ВВС США от достижения сверхманевренности мотивировался, в частности, быстрым совершенствованием авиационного вооружения: появление высокоманевренных всеракурсных ракет, нашлемных систем целеуказания и новых головок самонаведения позволяло отказаться от обязательного захода в заднюю полусферу противника. Предполагалось, что воздушный бой теперь будет вестись на средних дальностях с переходом в маневренную стадию лишь в крайнем случае, "если что-то сделано не так".
Однако в истории военной авиации уже не раз отказывались от ближнего маневренного воздушного боя, но впоследствии теоретические выкладки опровергались жизнью - во всех вооруженных конфликтах (за исключением, разве что, бутафорской "Бури в пустыне") истребители, вступавшие в бой на больших дальностях, как правило, переводили его на меньшие дистанции и часто завершали меткой пушечной очередью, а не ракетным пуском. Вполне прогнозируется ситуация, когда совершенствование средств РЭБ, а также уменьшение радиолокационной и тепловой заметности истребителей приведет к падению относительной эффективности ракет большой и средней дальности. Кроме того, даже при ведении дальнего ракетного боя с использованием обеими сторонами оружия примерно равных возможностей, преимуществом будет обладать тот противник, который сумеет быстрее сориентировать свой истребитель в направлении цели, что позволит полнее использовать динамические возможности своих ракет. В этих условиях особое значение приобретает достижение максимально высоких угловых скоростей неустановившегося разворота как на дозвуковой, так и на сверхзвуковой скорости. Поэтому требовани
В качестве одного из решений, обеспечивающих получение требуемых маневренных характеристик, рассматривалось применение крыла обратной стреловидности (КОС). Такое крыло, обеспечивающее определенные компоновочные преимущества по сравнению с крылом прямой стреловидности, пытались использовать в военной авиации еще в 1940-e годы.
К обратной стреловидности создатели боевых самолетов вернулись лишь в середине 1970-х, когда в СССР и США притупили к работам по изучения облика истребителя пятого поколения. Применение КОС позволяло улучить управляемость на малых полетных скоростях и повысить аэродинамическую эффективность во всех областях летных режимов. Компоновка с крылом обратной стреловидности обеспечивала лучшее сочленение крыла и фюзеляжа, а также оптимизировала распределения давления на крыле и ПГО.
Работы по формированию облика отечественного маневренного самолета с КОС велись крупнейшими авиационными научными центрами страны - ЦАГИ и СибНИА. В частности, в ЦАГИ продувалась модель самолета с КОС, выполненная на базе самолета МиГ-23, а в Новосибирске изучалась компоновка СУ-27 с крылом обратной стреловидности. Имевшийся научный задел и позволил ОКВ Сухого взяться за решение небывало сложной задачи создания первого в мире сверхзвукового боевого самолета с крылом обратной стреловидности.
Описание самолёта
5.1 Конструктивные особенности
Самолет С-37 выполнен по аэродинамической схеме «интегральный неустойчивый триплан» с высокорасположенным крылом обратной стреловидности, цельноповоротным ПГО и цельноповоротным задним хвостовым оперением относительно небольшой площади. Обеспечивается возможность выполнять динамическое торможение с выходом на углы атаки до 120° на скоростях от предельно малых до сверхзвуковых. При создании самолета реализована принципиально новая технология, позволяющая изготавливать детали обшивки в плоском виде, после чего формообразовывать их в поверхности двойной кривизны, имеющие сложную конфигурацию и стыковать между собой с высокой точностью. Применение крупногабаритных панелей длиной до восьми метров позволило добиться чрезвычайно высокой гладкости поверхности самолета и свести к минимуму крепеж. Это не только облагородило аэродинамику и снизило массу планера, но и уменьшило его радиолокационную заметность. Конструкция планера на 13% по массе выполнена из композиционных материалов (в дальнейшем процент использования КМ должен быть существенно увеличен). На самолете применены принципиально новые «интеллектуальные» композиционные материалы для самоадаптирующихся и саморазгружающихся конструкций. Ряд элементов (фонарь, шасси, некоторые бортовые системы), для снижения стоимости и ускорения работы по программе, заимствован у серийных истребителей семейства Су-27. Крыло обратной стреловидности (по передней кромке -20°, по задней -37°) в консольной части и прямой стреловидности - в корневой имеет удлинение порядка 4,5 и выполнено на 90% из композиционных материалов. Консольная часть крыла выполнена складной. Ее передняя поверхность снабжена отклоняемым носком, а всю заднюю поверхность занимают односекционный закрылок и элерон. Имеется развитый корневой наплыв, к которому крепится цельноповоротное ПГО, имеющее трапециевидную в плане форму. Стреловидность ПГО по передней кромке +50°, по задней кромке -16°. Цельноповоротное заднее хвостовое оперение имеет стреловидность по передней кромке 50°. Фюзеляж выполнен, в основном, из алюминиевых и титановых сплавов. Его сечение близко к овальному. Передняя часть носового обтекателя выполнена «приплюснутой», с оребрением. В хвостовой части расположены два обтекателя, которые в дальнейшем могут быть использованы для размещения различного радиоэлектронного оборудования. Вертикальное оперение конструкционно подобно оперению самолета Су-27, однако имеет значительно меньшую относительную площадь (это достигнуто за счет аэродинамической компоновки, обеспечивающей повышенную эффективность работы ВО на больших углах атаки). Кили имеют развал во внешнюю сторону, что, в сочетании с уменьшенной площадью ВО, снижает радиолокационную заметность самолета. Фонарь кабины практически аналогичен фонарю самолета Су-27. Кресло К-36ДМ, установленное на экспериментальном самолете, имеет спинку, наклоненную на 30°, что уменьшает воздействие на летчика высоких перегрузок, характерных для маневренного воздушного боя (в перспективе самолет может быть оснащен усовершенствованным катапультным креслом, обеспечивающим, в частности, спасение летчика на малых высотах из перевернутого положения). Основные опоры шасси снабжены одним колесом и убираются в ниши по бокам воздушных каналов воздухозаборника. Передняя двухколесная стойка убирается в фюзеляж поворотом вперед.
5.2 Силовая установка
Экспериментальный самолет снабжен двумя ТРДДФ Д-30Ф6 (2х15.600 кгс) расположенных в хвостовой части фюзеляжа. В дальнейшем предполагается переоснащение самолета двигателями АЛ-41Ф с системой управления вектором тяги. Нерегулируемые воздухозаборники, форма сечения которых близка к сектору круга, расположены под крыльевыми наплывами. Воздушные каналы имеют S-образную форму, что обеспечивает экранирование лопаток компрессоров ТРДДФ. На верхней поверхности фюзеляжа расположены две створки, служащие для дополнительного забора воздуха при маневрировании и на взлетно-посадочных режимах.
5.3 Системы и оборудование
На самолете С-37 установлена интегрированная система дистанционного управления полетом, способная решать задачи вывода из штопора и пилотирования посредством боковой ручки, разработанная специалистами МНПК «Авионика» и используемая, также, на истребителе Су-37 (поколение «4+»). Ведутся работы по созданию для «Беркута» «борта» пятого поколения. Предусмотрено оснащение истребителя, созданного на базе экспериментального самолета «С-37», современным комплексом БРЭО, включающим импульсно-доплеровскую многофункциональную БРЛС переднего обзора и радиолокационную станцию заднего обзора. Перед козырьком остекления фонаря кабины, со смещением вправо, установлен обтекатель оптической головки оптиколокационной станции.
Вооружение
В соответствии с канонами технологии "стелс", большая часть бортового вооружения боевых машин, созданных на базе "Беркута", очевидно, будет размещена внутри планера. В условиях, когда самолет будет действовать в воздушном пространстве, не имеющем мощного зенитно-ракетного прикрытия и против противника, не располагающего современными истребителями, допустимо увеличение боевой нагрузки за счет размещения части вооружения на внешних узлах подвески.
По аналогии с Су-35 и Су-37 можно предположить, что новая многофункциональная машина будет нести ракеты класса "воздух-воздух" сверхбольшой и большой дальности, в частности УР, известные как КС-172 (эта двухступенчатая ракета, способная развивать гиперзвуковую скорость и оснащенная комбинированной системой самонаведения, способна поржать воздушные цели на дальности более 400 км). Применение подобных ракет, вероятно, потребует внешнего целеуказания.
Однако "главным калибром" перспективного истребителя, очевидно, станут УР средней дальности типа РВВ-АЕ, имеющие активную радиолокационную систему конечного самонаведения и оптимизированная для размещения в грузоотсеках самолетов (она имеет крыло малого удлинения и складные решетчатые рули). НПО "Вымпел" объявило о проведении успешных летных испытаний на самолете Су-27 усовершенствованного варианта этой ракеты, оснащенной маревым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД). Новая модификация обладает увеличенной дальностью и скоростью.
По прежнему важное значение в вооружении самолетов должны иметь и ракеты класса "воздух-воздух" малой дальности. На выставке МАКС-97 демонстрировалась новая ракета этого класса, К-74, созданная на базе УР Р-73 и отличающаяся от последней усовершенствованной системой теплового самонаведения, имеющей угол захвата цели, увеличенный с 80-900 до 1200. Применение новой тепловой головки самонаведения (ТГС) позволило, также, увеличить максимальную дальность поражения цели на 30% (до 40 км). Разработка К-74 началось в середине 1980-X годов, а к ее летным испытаниям приступили в 1994 году. В настоящее время ракета готова к серийному производству.
Помимо создания усовершенствованной головки самонаведения для УР К-74, НПО "Вымпел" ведет работы над рядом других ракет малой дальности, также снабженных системой управления вектором тяги двигателя.
Вероятно, в составе бортового вооружения перспективных истребителей будет сохранена и 30-миллиметровая пушка ГШ-301.
Как и другие отечественные многофункциональные самолеты - Су-30МКИ, Су-35 и Су-37, новые машины, очевидно, будут нести и ударное вооружение - высокоточные УР и КАВ класса "воздух-поверхность" для поражения наземных и надводных целей, а также РЛС противника.
Лётно-технические характеристики
| Двигатели |
Д-30Ф6 |
| Взлётная тяга, кгс |
2x15600 |
| Габариты, м: размах крыла длина с ПВД высота |
16,7 22,6 6,4 |
| Площадь крыла, м2 |
56,0 |
| Масса, кг: пустого взлётная нормальная взлётная максимальная |
- 25670 34000 |
| Скорость максимальная, км/ч на высоте у земли |
2200 1400 |
| Максимальное число М |
2,1 |
| Максимальная эксплуатационная перегрузка |
9 |
| Практическая дальность полёта, км |
3300 |
| Практический потолок, м |
18000 |
| Длина разбега, м пробега, м |
- - |
| Максимальная эксплуатационная перегрузка |
9,0 |
| Экипаж, чел. |
1 |
Вывод
Передовая аэродинамика и система управления вектором тяги, должны обеспечить перспективным истребителям последователям С-37 превосходство в ближнем маневренном воздушном бою над всеми существующими или прогнозируемыми потенциальными противниками. Все другие истребители при встрече с российским "Беркутом" имеют весьма скромные шансы вернуться на свой аэродром.
В 1999 году самолёт С-37 был включён в государственный оборонный заказ. В настоящее время самолёт рассматривается в первую очередь как экспериментальный, предназначенный для лётной проверки новых технологических решений, демонстрации технологий и отработки элементов сверхманевренности. В дальнейшем он должен стать прототипом сверхманевренного многофункционального истребителя.
Список литературы
1. Авиапанорама. Александр Яворский. СУ-47: Экспериментальный самолет для отработки новых технологий
2. Авиация и Космонавтика. Владимир Ильин. Полет "Беркута"
3. Ильин В.Е. Боевые самолёты России XXI века. - М.: "Астрель", АСТ, 2000. - С. 111-128
4. Вестник авиации и космонавтики. Владимир Ильин. Полеты в XXI век
5. Опытно-экспериментальный самолёт С-37 // Вестник авиации и космонавтики. - 2000. - №4. - С. 28.
6. Опытный самолёт Су-47 "Беркут" // Авиация и космонавтика. - 2003. - №8. - С. 27-28.
7. Роман Астахов. Русская Сила. Истребитель С-37